ヘッドホンのインピーダンスの違いは音にどう影響するのか?

ヘッドホンのスペックをよく見ていると、インピーダンスなる項目があります。

このインピーダンス、高い方がいいのか低い方がいいのか。そもそもインピーダンスってなんなのか?気になる方が多いのではないでしょうか?

音質のことを話し出すと泥沼にはまりますので、今回は電気的な視点から両者の違いを解説したいと思います。(とかいいつつ音質のこともふれちゃってます)

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インピーダンスとは?

直流における抵抗(レジスタンス)を実数部、コイルやコンデンサによる擬似的な抵抗(リアクタンス)を虚数部とする複素数で表される。抵抗と同様、値が大きいほど電流が流れにくいことを表す。

IT用語辞典より

はい、なんだか難しく書かれています。分かりにくいですね!ざっくり言うとインピーダンスとは、交流における抵抗値(電流の流れにくさ)のことです。

「あれ?直流の抵抗値となにか違うの?」と思われるかもしれません。交流では周波数の違いで抵抗値が変わってしまうため、直流とは分けて考える必要があるのです。

抵抗・コンデンサ・コイルを例に各素子の抵抗値の違いを直流・交流でそれぞれ見てみましょう。

素子抵抗値
直流交流
抵抗ほぼ 一定ほぼ 一定
コイルほぼ 流れる周波数が高いと抵抗値が上がる
コンデンサほぼ 流れない周波数が低いと抵抗値が上がる

※「ほぼ」が付いているのは大人の事情です!(嘘です、理想素子ではこうなるが実際の素子はちょっと振る舞いが違うためこのような表現になっています)

こうしてみると直流では値が変わらない素子が、交流になると周波数で振る舞いを変えていることがわかると思います。(ちなみに周波数が高いと抵抗値が上がることをインダクタンス。低いと抵抗値が上がることをリアクタンスと言います。)

ヘッドホンのインピーダンスについて

でもヘッドホンのインピーダンスは「〇〇Ω」って書いてるじゃん。あれって一定じゃないの?と思われた方は鋭いです。あれ実は一定ではありません。

HD650

The Very Important Sennheiser HD 580, HD 600, and HD 650 Measurements
MeasurementsSennheiser HD 650 Click on graphs image to download .pdf for closer inspection. Sennheiser HD 600 Click on graphs image to download .pdf for closer ...

私の使っているHD650の特性を測ってくれている海外サイトです。HD650のインピーダンスは300Ωと書かれていますが、サイトを見ると、100Hzあたりで500Ωまで上昇していますよね。メーカーのスペックは、例えば1kHzとかポイントを決めて便宜的に書いているだけです。インピーダンスが変化している部分では音の振る舞いがちょっと変わってくるのですが、ここでは割愛します。

インピーダンスの違いについて

さてここからが本題。インピーダンスの違いはヘッドホンの振る舞いにどう影響するのでしょうか?電気的な視点から見ていきます。

例として500mWの出力を得るために必要な電圧と電流を、32Ωと300Ωのヘッドホンで比べてみましょう。(小数点以下切り捨てています)

インピーダンス電圧(V)電流(mA)
300Ω1241
32Ω4125
  • インピーダンスが高いと・・・電圧が高く、電流が少ない
  • インピーダンスが低いと・・・電圧が低く、電流が多い

このように必要になる電圧と電流が異なってきます。ここでポイントなのが、アンプの電流は急に増やすのが難しいという点です。

高砂製作所:用語 過渡応答

この記事に書いてある通り、どんな機器でも瞬間的に大きな電流が流れると一瞬 電圧がドロップします。つまり短い大きな音が入った時に

こういう波形が

お辞儀してこんな波形になっているおそれがあるということ

ハイインピーダンスヘッドホンは、流れる電流が少ないのでこの影響を最小限に抑えることが出来ます。波形の再現性で有利になるので、モニター用途として好材料になります。

音量の違いについて

そんなハイインピーダンスヘッドホンですが、アンプを通しても音が小さいという話をよく聞きます。これはなぜでしょう?

先ほどハイインピーダンスのヘッドホンでは必要な電圧が大きいと書きました。実はこれが、音が小さい原因になります。というのも、アンプは電源電圧を超えてヘッドホンに電圧を供給できないのです。

ポータブルアンプに使われている電池だと電圧は5Vほど。波形再生には正負電源がいるので5Vを真ん中で分割して±2.5V。アンプの駆動に必要な電圧を差し引くと供給できる電圧は±2V強が限界となります。これでは300Ωのヘッドホンを500mWで鳴らす12Vには全然足りません。(実際に鳴らす時には500mWは大きすぎ。せいぜい60mWもあれば足りますがそれでも4Vは必要。やっぱり足りない)

この点インピーダンスの低いヘッドホンでしたら、必要な電圧が少ないので大抵の機器で十分な音量を得られます。どんな環境でも自分のヘッドホンでモニターできるという点ではインピーダンスが低い方が便利です。

SONYのCD900STはインピーダンス64Ωと低めです。

まとめ

ローインピーダンスヘッドホン

  • 波形の再現性:△
  • どんな環境でも鳴る

ハイインピーダンスヘッドホン

  • 波形の再現性:○
  • 鳴らすためにはそれなりの環境がいる

 

わたしはHD650がとても好きですけど、最近ハイインピーダンスヘッドホンが少なくなっているのでちょっとさみしいです。再生環境を選ばない、便利なローインピーダンスヘッドホンの方が一般受けするから仕方ないといえばそうなのですが、やっぱり600Ωとか300Ωのヘッドホンの音も魅力的です。

聞いたことがない方は一度聞いて見てください。違った世界が見えてきますよ?